فيوز (كهربا)

فيوز (كهربا)

لنك عشوائى
تصانيف	شوف كمان
مصطلحات | مهن جهاز| جوايز كل الليستات	سيليكا

فى مجال الإلكترونيات والهندسة الكهربائية ، الفيوز جهاز أمان كهربائى يعمل على حماية الدايرة الكهربائية من التيار الزائد . بيتكون أساس من سلك أو شريط معدنى ينصهر عند مرور تيار زائد فيه،و ده يوصل لإيقاف التيار أو قطعه. هو جهاز استهلاكى ؛ فبمجرد انتهاء عمل الفيوز، تبقا الدايرة مفتوحة، ويجب استبداله أو إعادة توصيله، حسب نوعه.

الفيوزات استُخدمت كأجهزة أمان أساسية من بدايات الهندسة الكهربائية. فيه اليوم آلاف التصاميم المختلفة للفيوزات، ولكل منها تصنيفات محددة للتيار والجهد، وقدرة قطع التيار، وزمن استجابة، و ده حسب التطبيق. تُختار خصايص التشغيل الزمنية والتيارية للفيوزات لتوفير الحماية الكافية دون انقطاع غير ضرورى. فى العاده تحدد لوائح التمديدات الكهربائية الحد الأقصى لتيار الفيوز لدوائر معينة. ممكن استخدام الفيوز للتخفيف من آثار قصر الدايرة ، والحمل الزائد، وعدم تدور الأحمال، أو تعطل الجهاز. لما يلامس سلك كهربائى تالف غلاف معدنى موصول بالأرض، يتشكل قصر فى الدايرة وينصهر الفيوز.

تاريخ

لويس كليمان فرانسوا بريغيه أوصى باستخدام موصلات ذات مقطع عرضى أصغر لحماية محطات التلغراف من الصواعق ؛ الأسلاك الأصغر حجم دى ، عند انصهارها، تعمل على حماية الأجهزة و الأسلاك جوه المبنى. استُخدمت مجموعة متنوعة من العناصر القابلة للانصهار، سواء كانت من الأسلاك أو الرقائق المعدنية، لحماية كابلات التلغراف ومنشآت الإضاءة من سنة 1864.

توماس إديسون اخد براءة اختراع للفيوز الكهربائى سنة 1890 كجزء من نظام توزيع الكهرباء الخاص به.

تركيب

الفيوز بيتكون من شريط معدنى أو سلك ليه مقطع عرضى صغير مقارنه بموصلات الدايرة، مثبت بين طرفين كهربائيين، ومحاط (فى العاده) بغلاف غير قابل للاحتراق. تُوصل الفيوزات على التوالى لتحمل كامل الشحنة المارة عبر الدايرة المحمية. تولد مقاومة العنصر حرارةً بسبب تدفق التيار. بييحدد حجم العنصر وبنيته (تجريبى) بحيث لا تتسبب الحرارة المتولدة لتيار عادى فى ارتفاع درجة حرارته. فى حال تدفق تيار عالى اوى، ترتفع درجة حرارة العنصر،و ده يؤدى إما لانصهاره مباشره، أو لانصهار وصلة لحام جوه الفيوز، و علشان كده قطع الدايرة. عنصر الصهر بيتكون من الزنك والنحاس والفضة و الألومنيوم. أو سبايك من دى المعادن أو غيرها من المعادن المختلفة لتوفير خصايص مستقرة وقابلة للتنبؤ. من الناحية المثالية، لازم الفيوز يتحمل تياره المقنن لأجل غير مسمى، و أن ينصهر بسرعة عند زيادة طفيفة فى التيار. لازم ألا يتضرر العنصر من ارتفاعات طفيفة غير مضره فى التيار، ويجب ألا يتأكسد أو يتغير سلوكه بعد سنين من الخدمة.

عناصر الفيوز ممكن تتصمم بطريقة تزود تأثير التسخين. فى الفيوزات الكبيرة، التيار ممكن يتوزع بين شوية شرائح معدنية. الفيوز ثنائى العناصر ممكن فيه شريحة معدنية بتسيح فور لما يحصل قصر فى الدايرة، بالإضافة لوصلة لحام منخفضة الانصهار بتستجيب للحمل الزائد طويل المدة اللى بيكون أقل من قصر الدايرة.

و ممكن كمان تدعيم عناصر الفيوز بأسلاك فولاذية أو نيكروم، بحيث العنصر مايتعرضش لإجهاد، لكن ساعات بيتضاف نابض عشان يزود سرعة انفصال أجزاء العنصر.

عنصر الصهر ممكن يكون محاط بالهواء، أو بمواد مصممة لتسريع إخماد القوس الكهربائى. ويمكن استخدام رمل يالسيليكا أو السوائل اللى مشموصلة.

صفات

التيار المقنن I _N

الحد الأقصى للتيار اللى ممكن يمرره الفيوز بشكل مستمر دون انقطاع الدايرة.

خصايص الزمن مقابل خصايص التيار

سرعة احتراق الفيوز تعتمد على مقدار التيار المار فيه ومادة صنعه. ويمكن للمصنعين توفير رسم بيانى للتيار مقابل الزمن، غالب ما يُرسم على مقياس لوغاريتمي، لتوصيف الجهاز ومقارنته بخصايص أجهزة الحماية الموجودة قبل الفيوز وبعده. زمن التشغيل لا فتره ثابتة، لكن يتناقص مع زيادة التيار. اتصممت الفيوزات لليها خصايص محددة لزمن التشغيل مقارنه بالتيار. قد يحتاج الفيوز القياسى لضعف تياره المقنن ليفتح فى ثانية واحدة، و يحتاج الفيوز سريع الاحتراق لضعف تياره المقنن ليحترق فى 0.1 ثانية، فى الوقت نفسه قد يحتاج الفيوز بطيء الاحتراق لضعف تياره المقنن لعشرات الثوانى ليحترق.

اختيار الفيوز بيعتمد على خصايص الحمل. قد تستخدم أشباه الموصلات فيوز سريع أو فائق السرعة، نظر لارتفاع درجة حرارتها بسرعة عند مرور تيار زائد. اتصممت الفيوزات الأسرع احتراق للأجهزة الكهربائية الاكتر حساسية، حيث ممكن يسبب حد التعرض لمده صغيره لتيار زائد لتلفها. الفيوزات العادية سريعة الاحتراق الاكتر استخدام. أما فيوز التأخير الزمني (المعروف كمان بفيوز الحماية من زيادة التيار أو فيوز الاحتراق البطيء ) فهو مصمم للسماح بمرور تيار أعلى من القيمة المقدرة للفيوز لفترة قصيرة دون احتراقه. بتستعمل دى الأنواع من الفيوزات فى أجهزة زى المحركات، اللى قد تسحب تيارات أعلى من المعتاد لكذا ثوانى وقت تسارعها.

قيمة I ² t

فيوز انصهار على عمود خط كهرباء

يرتبط تصنيف ^I²t بكمية الطاقة اللى يمررها عنصر الفيوز عند فصل العطل الكهربائى. بيستخدم المصطلح ده فى العاده فى حالات قصر الدايرة، وبتستعمل قيمه لإجراء دراسات التنسيق فى الشبكات الكهربائية. بتتقدم معلمات ^I²t فى جداول بيانات الشركة المصنعة لكل فئة من فئات الفيوزات. ولتنسيق عمل الفيوز مع الأجهزة السابقة أو اللاحقة، يتم تحديد ^I²t للانصهار و ^I²t للفصل. يتناسب ^I²t للانصهار مع كمية الطاقة اللازمة لبدء انصهار عنصر الفيوز. ويتناسب ^I²t للفصل مع إجمالى الطاقة اللى يمررها الفيوز عند فصل العطل. تعتمد الطاقة بشكل أساسى على التيار والزمن بالنسبة للفيوزات، و مستوى العطل المتاح وجهد النظام. وبما أن تصنيف ^I²t للفيوز يتناسب مع الطاقة اللى يمررها، فهو بيعتبر مقياس للضرر الحرارى الناتج عن الحرارة والقوى المغناطيسية اللى ستنتج عن طرف العطل

قدرة التحمل

قدرة القطع هيا أقصى تيار ممكن للفيوز قطعه بأمان. لازم تكون دى القدرة أعلى من تيار قصر الدايرة المتوقع . قد لا تتجاوز قدرة القطع للفيوزات الصغيرة عشرة أضعاف تيارها المقنن. بتتصنف الفيوزات المستخدمة فى أنظمة الأسلاك الصغيرة ذات الجهد المنخفض ، اللى بتستعمل فى العاده فى البيوت ، فى امريكا الشمالية بقدرة قطع توصل ل10,000 أمبير. أما الفيوزات المستخدمة فى أنظمة الطاقة التجارية أو الصناعية، فلازم ليها قدرات قطع أعلى، حيث بتتصنف بعض الفيوزات ذات قدرة القطع العالية والمحددة للتيار فى أنظمة الجهد المنخفض بقدرة توصل ل300,000 أمبير. بتتصنف الفيوزات المستخدمة فى المعدات ذات الجهد العالي، لحد 115,000 فولت، بناء على إجمالى القدرة الظاهرية (ميغا فولت أمبير، MVA ) لمستوى العطل فى الدايرة.

فيوز HRC مع مؤشر أحمر لانصهاره

بعض الفيوزات بتتصنف على أنها ذات قدرة عالية على التمزق (HRC) أو قدرة عالية على الكسر (HBC) و فى العاده تُملأ بالرمل أو مادة مماثلة.

فيوزات الجهد المنخفض ذات قدرة القطع العالية (HRC) بتستعمل فى لوحات التوزيع الرئيسية فى شبكات الجهد المنخفض حيث يكون تيار قصر الدايرة المحتمل مرتفع. هيا فى العاده اكبر حجم من الفيوزات اللولبية، ولها غطاء حلقى أو موصلات شفرية. قد توصل قدرة فيوزات القطع العالية لقطع تيار يوصل ل120 كيلو أمبير.

فيوزات HRC بتستعمل بصوره كبيره فى المنشآت الصناعية، كما بتستعمل كمان فى شبكة الطاقة العامة، زى فى محطات المحولات، ولوحات التوزيع الرئيسية، أو فى صناديق توصيل المباني، وكفيوزات عدادات.

الجهد المقنن

لازم تصنيف جهد الفيوز يكون مساوى أو اكبر من جهد الدايرة المفتوحة. فمثل، الفيوز الزجاجى المصنف عند 32 فولت مش هيقدر يفصل بشكل موثوق مصدر جهد 120 أو 230 فولت. لو حاولنا نستخدم فيوز 32 فولت مع مصدر 120 أو 230 فولت، ممكن يحصل قوس كهربائى.

البلازما اللى جوه الأنبوبة الزجاجية ممكن تفضل موصلة للتيار لحد ما التيار يقل لدرجة تخلى البلازما تتحول لغاز غير موصل. عشان كده، لازم الجهد المقنن للفيوز يكون أعلى من أقصى جهد للمصدر المطلوب فصله. توصيل الفيوزات على التوالى ما بيزودش الجهد المقنن لا للمجموعة و لا لأى فيوز لوحده.

و الفيوزات متوسطة الجهد المصممة لتحمل آلاف الفولتات ما بتتستخدمش فى دوائر الجهد المنخفض، بسبب تكلفتها العالية، و كمان لأنها ما بتقدرش تفصل الدايرة بشكل صحيح عند الفولتات المنخفضة اوى.

انخفاض الجهد

المصنّع ممكن يحدد مقدار انخفاض الجهد عبر الفيوز عند التيار المقنن. فيه علاقة طردية بين مقاومة الفيوز و هو بارد و قيمة انخفاض الجهد عليه. أول ما التيار يشتغل، مقاومة الفيوز و انخفاض الجهد فيه بيزيدوا تدريجى مع ارتفاع درجة حرارة التشغيل، لحد ما يوصل لحالة اتزان حرارى.

و لازم ناخد انخفاض الجهد فى الاعتبار، خصوص لما الفيوز بيستخدم فى تطبيقات الجهد المنخفض. فى الغالب انخفاض الجهد بيكون غير ملحوظ فى الفيوزات السلكية التقليدية، لكنه ممكن يبقى واضح فى تكنولوجيات تانية زى الفيوزات القابلة لإعادة الظبط (PPTC).

خفض القدرة الحرارية

درجة الحرارة المحيطة بتأثر على معايير تشغيل الفيوز. الفيوز المصنف لـ 1 أ فى سن 25 قد يزيد التيار الكهربائى عند درجة حرارة °C بنسبة توصل ل10% أو 20% عند درجة حرارة -40 درجة مئوية، و يفتح عند 80% من قيمته المقدرة عند 100 °م. تختلف قيم التشغيل باختلاف كل عيلة من الفيوزات، هيا متوفرة فى بيانات الشركة المصنعة.

العلامات

عينة من العلامات الكتيرة اللى ممكن العثور عليها على الفيوز.

معظم الفيوزات بيكون عليها علامات على جسمها أو على الأغطية الطرفية بتوضح قدرتها. أما فيوزات “الرقاقة” اللى بتستخدم تكنولوجيا التثبيت السطحي، ففى العاده بيكون عليها علامات قليلة اوى أو مافيهاش علامات خالص، و ده بيخلى تحديدها صعب اوى.

و الفيوزات اللى شكلها متشابه ممكن يكون ليها خصايص مختلفة بشكل كبير، و بيتم تمييزها بالعلامات الموجودة عليها. فى العاده الفيوزات بتحمل علامات زي: المعلومات اللى بعد كده ، إما بشكل صريح كنص، أو ضمنى بعلامة جهة الاعتماد لنوع معين:

• التصنيف الحالى للفيوز.
• تصنيف الجهد الكهربائى للفيوز.
• خاصية التيار مع الزمن ؛ أى سرعة الفيوز.
• الموافقات من قبل هيئات المعايير الوطنية والدولية.
• الشركة المصنعة / رقم القطعة / السلسلة.
• معدل القطع ( قدرة القطع )

العبوات و المواد

حوامل متنوعة لفيوزات خرطوشة الفيوزات

الفيوزات تتوفر بأحجام و أنماط متنوعة لتناسب كتير من التطبيقات، و بتتعمل بتصميمات قياسية لتسهيل استبدالها. قد بتتعمل أجسام الفيوزات من السيراميك أو الزجاج أو البلاستيك أو الألياف الزجاجية أو رقائق الميكا المصبوبة أو الألياف المضغوطة المصبوبة ، و ده حسب التطبيق وفئة الجهد.

الفيوزات الخرطوشية (اللى فيها حلقات معدنية) بتتميز بجسم أسطوانى بينتهى بأغطية معدنية. بعض الفيوزات الخرطوشية بيتعمل ليها أغطية بأحجام مختلفة عشان تمنع تركيب فيوز بتصنيف غلط فى الحامل بالخطأ، و ده بيديها شكل شبه الزجاجة.

الفيوزات المستخدمة فى دوائر الطاقة ذات الجهد المنخفض ممكن يكون ليها أطراف شفرة أو أطراف بتتربط بمسامير جوه حامل الفيوز. بعض الأطراف الشفرية بتتثبت بمشابك زنبركية. فى الغالب الفيوزات الشفرية بتحتاج أداة خاصة عشان تتشال من حامل الفيوز.

الفيوزات القابلة للتجديد بيكون فيها عناصر فيوز ممكن تتبدل، و ده بيسمح بإعادة استخدام جسم الفيوز و موصلاته لو ما اتضرروش بعد احتراق الفيوز.

الفيوزات المصممة للحام على لوحات الدوائر المطبوعة بيكون ليها أسلاك توصيل شعاعية أو محورية. أما فيوزات التثبيت السطحي، فبيكون فيها نقاط لحام بدل الأسلاك.

الفيوزات عالية الجهد من نوع الطرد بيكون فيها أنابيب بلاستيك مقوّى بالألياف أو الزجاج، و ليها نهاية مفتوحة، و عنصر الفيوز فيها ممكن يتبدل.

أما الفيوزات شبه المقفولة فهى حوامل لسلك الفيوز، و ممكن فيها تغيير السلك القابل للانصهار. لكن تيار الانصهار فيها ما بيتحكمش فيه بدقة زى الفيوزات المقفولة، و عشان كده مهم اوى استخدام القطر و المادة الصح عند تغيير سلك الفيوز. بسبب ده، النوع ده من الفيوزات ابتدا يفقد شعبيته تدريجى.

الفيوزات دى لسه بتستعمل فى وحدات التوزيع الكهربائية فى بعض اماكن العالم، لكن بقت أقل انتشار . رغم ان الفيوزات الزجاجية تتميز بوجود عنصر فيوز مرئى لأغراض الفحص، لكن قدرتها على قطع التيار منخفضة،و ده يحدّ من استخدامها عموم لتطبيقات 15 أمبير أو أقل عند 250 فولت _{تيار متردد} . أما الفيوزات الخزفية، فتتميز بقدرة أعلى على قطع التيار،و ده يُسهّل استخدامها فى الدوائر ذات التيار والجهد العاليين. ويُساهم ملء جسم الفيوز بالرمل فى تبريد القوس الكهربائى وزيادة قدرته على قطع التيار. تحتوى فيوزات الجهد المتوسط على أغلفة مملوءة بسائل للمساعدة فى إخماد القوس الكهربائى. وتستخدم بعض أنواع مفاتيح التوزيع وصلات فيوز مغمورة فى الزيت اللى يملأ الجهاز. ممكن تتضمن عبوات الفيوزات ميزة رفض، زى دبوس أو فتحة أو لسان، تمنع استبدال الفيوزات المتشابهة ظاهرى. زى ، تحتوى حوامل الفيوزات من الفئة RK فى امريكا الشمالية على دبوس يمنع تركيب فيوزات الفئة H المشابهة ظاهرى، اللى تتميز بقدرة قطع أقل بكتير وطرف صلب يفتقر لفتحة النوع RK.

رمز يونيكود

الحرف Unicode الخاص بالرمز التخطيطى للفيوز، الموجود فى كتلة التكنولوجيا المتنوعة ، هو U+ 23DB (⏛).

شوف كمان

• مضاد الفيوز
• قاطع الدايرة
• حماية نظام الطاقة
• ذاكرة القراءة بس القابلة للبرمجة
• إعادة التوصيل
• التحويلة (الكهربائية)
• خرزة (كهربائية)
• وصلة صفر أوم

لينكات برانيه

فيه فايلات فى تصانيف ويكيميديا كومونز عن:

فيوز (كهربا)

• فيوز (كهربا) – صور وتسجيلات صوتيه و مرئيه على ويكيميديا كومونز
• فيوز (كهربا) على موقع كيورا - Quora
• فيوز (كهربا) معرف مخطط فريبيس للمعارف الحره
• فيوز (كهربا) معرف مايكروسوفت اكاديمك
• فيوز (كهربا) معرف ملف استنادى متكامل

• التحقق لاختيار الفيوزات، لين لوندي، "قائمة التحقق لاختيار الفيوزات: تحديث سريع"، مجلة EDN، 26 سبتمبر 1996، ص 121
• wiki.diyfaq.org.uk - الفيوزات مقابل قواطع الدايرة المصغرة